Thèse de doctorat : Sciences de l'ingénieur : optimisation : Paris Est : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Dans ce mémoire, nous presentons les meta-heuristiques inspirées du comportement des fourmis lors de la recherche de nourriture, les OCF. Nous confrontons ces méthodes face aux principales méta-heuristiques connues. Pour cela, nous proposons de nous placer sous le point de vue de l'utilisation de la mémoire et nous présentons taxinomie qui étend celle des AMP. Nous proposons deux nouvelles adaptations du modéle des fourmis. La premiere est l'algorithme ANTabu, il s'agit d'une méthode hybride pour la résolution du PAQ. Il associe l'utilisation des fourmis artificielles et d'une méthode de recherche locale robuste : la recherche tabou. Le parallélisme intrinseque des systèmes de fourmis nous a amene a developper un modele paralléle pour ANTabu.<br />Cette méthode intègre également une puissante fonction de diversification et l'utilisation de bornes qui lui permettent d'eviter d'être piege au niveau d'optima locaux.<br />La seconde application développee est AP, cet algorithme est l'adaptation du modèle de coopération des fourmis a la programmation automatique. Son mécanisme de fonctionnement<br />est simple, puisque à chaque itération on crée une nouvelle population en utilisant l'information emmagasinée par la phéromone. L'intérêt de cette gestion de l'information est qu'elle n'utilise pas de mécanismes complexes. Nous présentons cette méthode face a l'algorithme de base tel que Koza l'a défini.

Ce travail concerne l’étude de la salinisation des eaux souterraines de la région côtière du Sahel- Doukkala. Afin de compléter la compréhension du comportement global de ce système aquifère, une approche pluridisciplinaire a été choisie. Dans un premier temps, une étude statistique des paramètres climatiques de la région a montré une hausse significative de la température et des fluctuations des précipitations annuelles dans la région du Sahel-Doukkala au cours des dernières années. L’étude statistique des sondages électriques verticaux réalisés en 1992 dans la région du Sahel Doukkala (analyse en composantes principales et classification hiérarchique ascendante), nous a permis de bien mettre en évidence la cartographie géoélectrique de la région d’étude (la distribution spatiale des différentes résistivités apparentes de ces sondages électriques verticaux) par ailleurs elle a permis de mettre en évidence une évolution des valeurs de résistivités apparentes par rapport à l’éloignement de ces sondages électriques à la mer. A l’issue de cette étude on a proposé d’inverser des données de sondages électriques de la ligne W18 au moyen d’une méthode d’optimisation fondée sur des algorithmes globaux tels que les essaims particulaires (PSO) ; ceci a permis d’estimer, le long d’un profil représentatif perpendiculaire à la côte, la position du biseau d’eau salée. Cette méthode d’optimisation permet d'avoir une distribution statistique des paramètres des modèles électriques (distributions des épaisseurs et des résistivités réelles des terrains) conditionnellement aux données des SEV. L’analyse des paramètres physico-chimiques mesurés et enregistrés dans la région du Sahel- Doukkala, a permis de caractériser la salinité des eaux souterraines et, une description détaillée du fonctionnement de l’aquifère côtier est proposée à partir de la comparaison de l’évolution de la conductivité, de la température et de la hauteur de l’eau par rapport à la marée dans quelque puits ; ces paramètres ont été enregistrés dans un puits localisé à proximité de la ligne 18W (domaine particulier sur lequel l’étude a été concentrée). En conclusion, ce travail apporte un point de vue nouveau sur la salinisation des eaux souterraines de la région du Sahel-Doukkala et a permis de proposer un modèle d’étude qui aide à la caractérisation de la salinité des eaux dans un aquifère côtier. / Abstract

Thèse de doctorat--Électronique et communications--Paris--ENST, 2005. / Bibliogr. p. 166-169. Résumé en français et en anglais.

Pour faire face à la concurrence, les entreprises cherchent à améliorer leurs performances industrielles. L’une des solutions à ce défi réside dans la détermination de la meilleure configuration des ateliers de production. Ce type de problème est connu en anglais par Facility Layout Problem « FLP». Dans ce contexte, notre travail propose une méthodologie pour la définition de la configuration d’atelier à travers une approche réaliste. Plus précisément, notre objectif est de prendre en compte les distances réelles parcourues par les pièces dans l’atelier et des contraintes liées au système qui n’ont pas encore été intégrées aux modèles proposés dans la littérature. Pour ce faire, notre première contribution scientifique consiste à développer une nouvelle méthodologie qui utilise l’algorithme A* pour identifier les distances les plus courtes entre les postes de travail de manière réaliste. La méthodologie proposée combine l’Algorithme Génétique (AG) et l’algorithme A* afin d’explorer des espaces de solutions. Pour se rapprocher de plus en plus des cas réels, notre deuxième contribution consiste à présenter une nouvelle formulation généralisée du FLP initialement étudié, en tenant compte de différentes formes et de dimensions des équipements ainsi que de l’atelier. Les résultats obtenus prouvent l’applicabilité et la faisabilité de cette approche dans diverses situations. Une étude comparative de l’approche proposée avec les essaims particulaires intégrés avec A* a prouvé la qualité de la première approche en terme de coût de transport. Finalement, notre troisième contribution consiste à traiter le FLP dans un espace 3D où des contraintes spatiales sont intégrées dans la phase de modélisation. La résolution est une extension de la méthodologie proposée pour le problème 2D, qui intègre donc l'algorithme A* et l’AG afin de générer diverses configurations dans l’espace 3D. Pour chacune de ces contributions, une analyse de sensibilité des différents paramètres d’AG utilisés a été faite à l’aide de simulations de Monte Carlo. / To face the competition, companies seek to improve their industrial performance. One of the solutions to this challenge lies in determining the best configuration of the production workshops. This type of problem is known in English by Facility Layout Problem "FLP". In this context, our work proposes a methodology for the definition of the workshop configuration through a realistic approach. More precisely, our goal is to take into account the actual distances traveled by the parts in the workshop and system-related constraints that have not yet been incorporated into the models proposed in the literature. To do this, our first scientific contribution is to develop a new methodology that uses the A* algorithm to identify the shortest distances between workstations in a realistic way. The proposed methodology combines the Genetic Algorithm (GA) and the algorithm A* to explore solution spaces. To get closer to real cases, our second contribution is to present a new generalized formulation of FLP initially studied, taking into account different shapes and dimensions of the equipment and the workshop. The results obtained prove the applicability and the feasibility of this approach in various situations. A comparative study of the proposed approach with particle swarms integrated with A * proved the quality of the first approach in terms of transport cost. Finally, our third contribution is to treat the FLP in a 3D space where spatial constraints are integrated into the modeling phase. The resolution is an extension of the proposed methodology for the 2D problem, which therefore integrates the A * algorithm and the AG to generate various configurations in the 3D space. For each of these contributions, a sensitivity analysis of the different AG parameters used was made using Monte Carlo simulations.

La participation sociale des personnes ayant une incapacité (PAI) est l'un des enjeux majeurs de notre société. La participation sociale des PAI est influencée par les résultats des interactions entre les facteurs personnels et les facteurs environnementaux (physiques et sociaux). L'une des activités quotidiennes les plus importantes en milieu urbain est la mobilité, ce qui est fondamental pour la participation sociale des PAI. L'environnement urbain est composé des infrastructures et des services principalement conçus pour les personnes sans incapacités et ne prend pas en compte les besoins spécifiques des PAI. Dans ce contexte, la conception et le développement des environnements intelligents peuvent contribuer à une meilleure mobilité et participation sociale des PAI grâce à l'avancement récent de technologie de l'information et de télécommunication ainsi que de réseaux de capteurs. Cependant, le déploiement de réseaux de capteurs en tant que technologie d'assistance pour améliorer la mobilité des personnes n'est conçu que sur la base des modèles trop simplistes de l'environnement physique. Bien que des approches de déploiement de réseaux de capteurs aient été développées ces dernières années, la plupart d'entre elles ont considéré le modèle simple des capteurs (cercle ou sphérique dans le meilleur des cas) et l'environnement 2D, (sans obstacle), indépendamment des besoins des PAI lors de leur mobilité. À cet égard, l'objectif global de cette thèse est le déploiement optimal de réseau de capteurs dans un environnement intérieur pour améliorer l'efficacité de la mobilité des personnes à mobilité réduite (PMR). Plus spécifiquement, nous sommes intéressés à la mobilité des personnes utilisatrices de fauteuil roulant manuel. Pour atteindre cet objectif global, trois objectifs spécifiques sont identifiés. Premièrement, nous proposons un cadre conceptuel pour l'évaluation de la lisibilité de l'environnement intérieur pour les PMR, afin de déterminer la méthode appropriée pour évaluer les interactions entre les facteurs personnels et les facteurs environnementaux (par exemple, pentes, rampes, marches, etc.). Deuxièmement, nous développons un algorithme d'optimisation locale basé sur la structure Voronoi 3D pour le déploiement de capteurs dans l'environnement intérieur 3D pour s'attaquer à la complexité de la structure de l'environnement intérieur (par exemple, différentes hauteurs de plafonds) afin de maximiser la couverture du réseau. Troisièmement, pour aider la mobilité des PMR, nous développons un algorithme d'optimisation ciblé pour le déploiement de capteurs multi-types dans l'environnement intérieur en tenant compte du cadre d'évaluation de la lisibilité pour les PMR. La question la plus importante de cette recherche est la suivante : quels sont les emplacements optimaux pour un ensemble des capteurs pour le positionnement et le guidage des PMR dans l'environnement intérieur complexe 3D. Pour répondre à cette question, les informations sur les caractéristiques des capteurs, les éléments environnementaux et la lisibilité des PMR ont été intégrés dans les algorithmes d'optimisation locale pour le déploiement de réseaux de capteurs multi-types, afin d'améliorer la couverture du réseau et d'aider efficacement les PMR lors de leur mobilité. Dans ce processus, le diagramme de Voronoi 3D, en tant que structure géométrique, est utilisé pour optimiser l'emplacement des capteurs en fonction des caractéristiques des capteurs, des éléments environnementaux et de la lisibilité des PMR. L'optimisation locale proposée a été mise en œuvre et testée avec plusieurs scénarios au Centre des congrès de Québec. La comparaison des résultats obtenus avec ceux des autres algorithmes démontre une plus grande efficacité de l'approche proposée dans cette recherche. / Social participation of people with disabilities (PWD) is one of the challenging problems in our society. Social participation of PWD is influenced by results from the interactions between personal characteristics and the physical and social environments. One of the most significant daily activities in the urban environment is mobility which impacts on the social participation of PWD. The urban environment includes infrastructure and services are mostly designed for people without any disability and does not consider the specific needs of PWD. In this context, the design and development of intelligent environments can contribute to better mobility and social participation of PWD by leveraging the recent advancement in information and telecommunications technologies as well as sensor networks. Sensor networks, as an assistive technology for improving the mobility of people are generally designed based on the simplistic models of physical environment. Although sensor networks deployment approaches have been developed in recent years, the majority of them have considered the simple model of sensors (circle or spherical in the best case) and the environment (2D, without obstacles) regardless of the PWD needs during their mobility. In this regard, the global objective of this thesis is the determination of the position and type of sensors to enhance the efficiency of the people with motor disabilities (PWMD) mobility. We are more specifically interested in the mobility of people using manual wheelchair. To achieve this global objective, three specific objectives are demarcated. First, a framework is developed for legibility assessment of the indoor environment for PWMD to determine the appropriate method to evaluate the interactions between personal factors with environmental factors (e.g. slops, ramps, steps, etc.). Then, a local optimization algorithm based on 3D Voronoi structure for sensor deployment in the 3D indoor environment is developed to tackle the complexity of structure of indoor environment (e.g., various ceilings' height) to maximize the network coverage. Next, a purpose-oriented optimization algorithm for multi-type sensor deployment in the indoor environment to help the PWMD mobility is developed with consideration of the legibility assessment framework for PWMD. In this thesis, the most important question of this research is where the optimal places of sensors are for efficient guidance of the PWMD in their mobility in 3D complex indoor environments. To answer this question, the information of sensors characteristics, environmental elements and legibility of PWMD have been integrated into the local optimization algorithms for multi-type sensor networks deployment to enhance the network coverage as well as efficiently help the PWMD during their mobility. In this process, Voronoi diagram as a geometrical structure is used to change the sensors' location based on the sensor characteristics, environmental elements and legibility of PWMD. The proposed local optimization is implemented and tested for several scenarios in Quebec City Convention Centre. The obtained results show that these integration in our approach enhance its effectiveness compared to the existing methods.

La partie ouest du rift de Corinthe, en Grèce, s'ouvre à une vitesse d'environ 15 mm par an générant un taux de déformation parmi les plus élevés au monde, quelques séismes destructeurs de magnitude M>6 par décennie, et une forte activité microsismique irrégulière spatialement et temporellement. Afin de mieux comprendre les mécanismes liés à cette déformation crustale et de préciser les structures majeures actives, ce travail de recherche exploite la base de données sismologiques du Corinth Rift Laboratory de 2000 à 2015 en analysant finement les microséismes et leur évolution spatio-temporelle. La relocalisation globale des sources sismiques ainsi que leur classification en multiplets ont permis de préciser la géométrie des failles et d'identifier des comportements mécaniques différents. La zone ouest, au milieu du golfe, est affectée par des variations de pressions de fluides dans une couche géologique, entraînant des migrations des essaims de microséismes à des vitesses d'environ 50 m par jour. Les multiplets profonds de la partie centrale, près de la côte nord, sont persistants et semblent déclenchés par des épisodes de glissements lents asismiques sur un détachement immature pouvant atteindre la croûte ductile. Le faible pourcentage de déclenchement dynamique par les ondes sismiques suggère que l'état global du système de failles n'est pas au seuil critique de rupture. La magnitude des séismes est corrélée à l'impulsivité initiale de la rupture. Ces résultats précisent la dynamique de déformation du rift, les interactions sismique-asismiques, et permettront d'améliorer les modèles d'aléas sismiques de la région / The western part of the Corinth Rift in Greece is opening at about 15 mm per year, generating one of the highest deformation rates in the world, some destructive earthquakes of magnitude M>6 per decade, and high microseismic activity irregular in space and time. In order to better understand the mechanisms related to this crustal deformation and to specify the major active structures, this research work makes use of the seismological database of the Corinth Rift Laboratory from 2000 to 2015 by finely analyzing microearthquakes and their spatio-temporal evolution. The global relocation of the seismic sources and their classification into multiplets enable to refine the geometry of the faults and to identify different mechanical behaviors. The western zone, in the middle of the gulf, is affected by fluctuations of fluid pore pressures in a geological layer, resulting in microseismic swarm migrations at a velocity of about 50 m per day. The deep multiplets of the central part, near the northern coast, are persistent and appear to be triggered by episodes of slow aseismic slip along an immature detachment, which can reach the ductile crust. The low percentage of dynamic triggering by passing seismic waves suggests that the overall state of the fault system is not at the critical breaking point. The magnitude of earthquakes is correlated with the initial impulsiveness of the rupture. These results specify the dynamics of the rift deformation, the seismic-aseismic interactions, and will make possible the improvement of the seismic hazard models of the region

Dans cette thèse, nous nous intéressons à la gestion des flux de marchandises en zone urbaine aussi appelée logistique du dernier kilomètre, et associée à divers enjeux d’actualité : économique, environnemental, et sociétal. Quatre principaux acteurs sont concernés par ces enjeux : chargeurs, clients, transporteurs et collectivités, ayant chacun des priorités différentes (amélioration de la qualité de service, minimisation de la distance parcourue, réduction des émissions de gaz à effet de serre, …). Face à ces défis dans la ville, un levier d’action possible consiste à optimiser les tournées effectuées pour la livraison et/ou la collecte des marchandises. Trois types de flux urbains sont considérés : en provenance ou à destination de la ville, et intra-urbains. Pour les flux sortants et entrants dans la ville, les marchandises sont d’abord regroupées dans un entrepôt situé en périphérie urbaine. S’il existe plusieurs entrepôts, le problème de planification associé est de type Location Routing Problem (LRP). Nous en étudions une de ses variantes appelée Capacitated Location Routing Problem (CLRP). Dans cette dernière, en respectant la contrainte de capacité imposée sur les véhicules et les dépôts, la localisation des dépôts et la planification des tournées sont considérées en même temps. L’objectif est de minimiser le coût total qui est constitué du coût d’ouverture des dépôts, du coût d’utilisation des véhicules, et du coût de la distance parcourue. Pour tous les flux, nous cherchons également à résoudre un problème de tournées de type Pickup and Delivery Problem (PDP), dans lequel une flotte de véhicules effectue simultanément des opérations de collecte et de livraison. Nous nous sommes focalisés sur deux de ses variantes : la variante sélective où toutes les demandes ne sont pas toujours satisfaites, dans un contexte de demandes appairées et de sites contraints par des horaires d’ouverture et fermeture (Selective Pickup and Delivery Problem with Time Windows and Paired Demands, ou SPDPTWPD). La seconde variante étudiée est l’extension de la première en ajoutant la possibilité d’effectuer les transports en plusieurs étapes par l’introduction d’opérations d’échanges des marchandises entre véhicules en des sites de transfert (Selective Pickup and Delivery with Transfers ou SPDPT). Les objectifs considérés pour ces deux variantes de PDP sont de maximiser le profit et de minimiser la distance. Chaque problème étudié fait l’objet d’une description formelle, d’une modélisation mathématique sous forme de programme linéaire, puis d’une résolution par des méthodes exactes, heuristiques et/ou métaheuristiques. En particulier nous avons développé des algorithmes basés sur une métaheuristique appelée Particle Swarm Optimization, que nous avons hybridée avec de la recherche locale. Les approches sont validées sur des instances de différentes tailles issues de la littérature et/ou que nous avons générées. Les résultats sont analysés de façon critique pour mettre en évidence les avantages et inconvénients de chaque méthode. / In this thesis, we are interested in the management of goods flows in urban areas, also called last mile logistics, and associated with various current issues: economic, environmental, and societal. Four main stakeholders are involved by these challenges: shippers, customers, carriers and local authorities, each with different priorities (improving service quality, minimizing the travelling distance, reducing greenhouse gas emissions, etc.). Faced with these challenges in the city, one possible action lever is to optimize the routes for the pickup and/or delivery of goods. Three types of urban flows are considered: from or to the city, and intra-urban. For outgoing and incoming flows into the city, the goods are first grouped in a warehouse located on the suburban area of the city. If there are several warehouses, the associated planning problem is the Location Routing Problem (LRP). We are studying one of its variants called the Capacitated Location Routing Problem (CLRP). In this problem, by respecting the capacity constraint on vehicles and depots, the location of depots and route planning are considered at the same time. The objective is to minimize the total cost, which consists of the cost of opening depots, the cost of using vehicles, and the cost of the travelling distance. For all flows, we are also looking to solve a Pickup and Delivery Problem (PDP), in which a fleet of vehicles simultaneously carries out pickup and delivery operations. We focus on two of its variants: the selective variant where not all requests are satisfied, in a context of paired demands and time windows on sites (Selective Pickup and Delivery Problem with Time Windows and Paired Demands, or SPDPTWPD). The second studied variant is the extension of the first one by adding the possibility of carrying out transport in several stages by introducing operations for the exchange of goods between vehicles at transfer sites (Selective Pickup and Delivery with Transfers or SPDPT). The considered objectives for these two variants of PDP are to maximize profit and to minimize distance. Each studied problem is formally described, mathematically modelled as a linear program and then solved by exact, heuristic and/or metaheuristic methods. In particular, we have developed algorithms based on a metaheuristic called Particle Swarm Optimization, which we have hybridized with local search operators. The approaches are validated on instances of different sizes from the literature and/or on instances that we have generated. The results are critically analyzed to highlight the advantages and drawbacks of each method.

La dissémination d’information dans les réseaux VANET est une opération fondamentale pour la sécurité routière. Il est dès lors nécessaire de concevoir et mettre en oeuvre des algorithmes efficaces et adaptatifs pour la dissémination d’informations sélectives et pertinentes.Dans ce travail, des approches Bio-inspirées sont proposées, à partir des comportements auto-organisés des essaims comme les colonies de fourmis et d’abeilles. Ces approches visent à fournir à chaque véhicule des informations en provenance de son environnement et alerter les conducteurs. Dans la première approche, le système de communication direct et indirect des fourmis est utilisé. Les fourmis partagent les informations sur les sources de nourriture avec des membres de la colonie en sécrétant la phéromone sur leurs chemins. La deuxième approche est inspirée par le système de communication des abeilles. Les abeilles partagent les informations à propos des sources de nourriture avec les autres membres de la ruche par des messages spécifiques, selon l’importance de ces sources.Une nouvelle mesure de "pertinence" associée aux messages est définie, par analogie à la sécrétion des phéromones des fourmis et au niveau de l’intensité des messages pour les abeilles, pour disséminer des informations de sécurité dans une zone géographique. Les simulations sont effectuées en utilisant le simulateur NS2 pour mesurer l’efficacité des approches proposées sous différentes conditions, en particulier en termes de densités et vitesses des véhicules. / Information dissemination in Vehicular Ad hoc Networks (VANETs) is a fundamental operation to increase the safety awareness among vehicles on roads. Thus, the design and implementation of efficient and scalable algorithms for relevant information dissemination constitutes a major issue that should be tackled.In this work, bio-inspired information dissemination approaches are proposed, that use self-organization principles of swarms such as Ant and Honey Bee colonies. These approaches are targeted to provide each vehicle with the required information about its surrounding and assist drivers to be aware of undesirable road conditions. In the first approach, Ant’s direct and indirect communication systems are used. Ants share information about food findings with colony members by throwing pheromone on the returning to the nest. The second, an RSU-based approach is inspired by the Bee communication system. Bees share profitable food sources with hive-mates in their hive by specific messages.A “relevance” value associated to the emergency messages is defined as an analogue to pheromone throwing in Ant colony, and as an analogue to profitability level in Bee colony, to disseminate safety information within a geographical area. Simulations are conducted using NS2 network simulator and relevant metrics are evaluated under different node speeds and network densities to show the effectiveness of the proposed approaches.

Le travail présenté dans cette thèse porte sur l'étude du dimensionnement d'une chaine de conversion électrique en entrainement direct d'un système direct de récupération de l'énergie des vagues (searev). Cette chaine de conversion est composée d'une génératrice synchrone à aimants permanents solidaire d'un volant pendulaire, d'un convertisseur électronique composé de deux ponts triphasés à modulation de largeur d'impulsion, l'un contrôlant la génératrice, l'autre permettant d'injecter l'énergie électrique au réseau. En complément, un système de stockage de l'énergie (batterie de supercondensateurs) est destiné au lissage de la puissance produite. Le dimensionnement de tous ces éléments constitutifs nécessite une approche d'optimisation sur cycle, dans un contexte de fort couplage multi-physique notamment entre les parties hydrodynamique et électromécanique. Dans un premier temps, l'ensemble génératrice-convertisseur, dont le rôle est d'amortir le mouvement d'un volant pendulaire interne, est optimisé en vue de minimiser le coût de production de l'énergie (coût du kWh sur la durée d'usage). Cette optimisation sur cycle est réalisée en couplage fort avec le système houlogénérateur grâce à la prise en compte conjointe de variables d'optimisation relatives à l'ensemble convertisseur-machine mais aussi à la loi d'amortissement du volant pendulaire. L'intégration d'une stratégie de défluxage, intéressante pour assurer un fonctionnement en écrêtage de la puissance, permet, dès l'étape de dimensionnement, de traiter l'interaction convertisseur-machine. Dans un second temps, la capacité énergétique du système de stockage de l'énergie fait l'objet d'une optimisation en vue de la minimisation de son coût économique sur cycle de vie. Pour ce faire, nous définissons des critères de qualité de l'énergie injectée au réseau, dont un lié au flicker, et nous comparons des stratégies de gestion de l'état de charge tout en tenant compte du vieillissement en cyclage des supercondensateurs dû à la tension et à leur température. Dans un troisième temps, à partir de données d'états de mer sur une année entière, nous proposons des dimensionnements de chaines de conversion électrique qui présentent les meilleurs compromis en termes d'énergie totale récupérée et de coût d'investissement.